【摘 要】
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为实现悬架控制臂轻量化设计，采用碳纤维复合材料（CFRP）对钢制控制臂进行材料替换，并利用多层次优化方法对CFRP控制臂进行铺层优化。基于多尺度分析方法，考虑碳纤维复合材料细观结构参数及铺层角度对控制臂宏观性能的影响，选取细观尺度下纤维束截面高度、宽度、纱线曲折度、单位长度经纬纱数量及四个经典铺层角度作为设计变量，以控制臂的质量最小、一阶模态频率最高为优化目标，刚度和强度为约束条件，结合响应面近似
【基金项目】
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国家自然科学基金（51805286）； 山东省自然科学基金（2017PEE004）；
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为实现悬架控制臂轻量化设计，采用碳纤维复合材料（CFRP）对钢制控制臂进行材料替换，并利用多层次优化方法对CFRP控制臂进行铺层优化。基于多尺度分析方法，考虑碳纤维复合材料细观结构参数及铺层角度对控制臂宏观性能的影响，选取细观尺度下纤维束截面高度、宽度、纱线曲折度、单位长度经纬纱数量及四个经典铺层角度作为设计变量，以控制臂的质量最小、一阶模态频率最高为优化目标，刚度和强度为约束条件，结合响应面近似模型和NSGA-II优化算法对碳纤维复合材料控制臂进行多尺度多目标优化，得到Pareto解集。优化结果表明，在刚度满足使用性能要求下，CFRP控制臂的质量较钢制控制臂下降了65%，且强度、振动特性等性能得到大幅度提升，轻量化效果显著，可为碳纤维复合材料结构件的轻量化设计提供参考。
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